本文關(guān)鍵詞：多孔β-磷酸三鈣骨組織工程支架負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋系統(tǒng)的3D打印制備及初步研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國(guó)是結(jié)核病高發(fā)國(guó)家,在全球,發(fā)病率僅次于印度。在國(guó)內(nèi),結(jié)核病發(fā)病率也始終處于前列。在所有結(jié)核病人中,約有10-15%是肺外結(jié)核,而肺外結(jié)核居首位的是骨與關(guān)節(jié)的結(jié)核。臨床上,骨結(jié)核病人十分常見。骨結(jié)核最常用的治療方法是外科清除骨結(jié)核病灶。結(jié)核病灶清除后,留有結(jié)核性骨缺損。目前,國(guó)內(nèi)醫(yī)療市場(chǎng)尚無修復(fù)結(jié)核性骨缺損植入材料制式產(chǎn)品。在修復(fù)普通骨缺損方面,近年來,涌現(xiàn)出了很多的新材料,也有很多新工藝,并有企業(yè)生產(chǎn)的制式產(chǎn)品。但這些產(chǎn)品在修復(fù)結(jié)核性骨缺損方面,有許多不盡人意的地方,諸如:材料只有修復(fù)骨缺損作用而沒有抗結(jié)核作用;結(jié)核性骨缺損比一般骨缺損恢復(fù)慢,材料吸收降解和成骨填充作用不能達(dá)到很好匹配等。在修復(fù)結(jié)核性骨缺損方面,還處于研究階段,許多學(xué)者構(gòu)建了許多新材料,但也不免有抗結(jié)核藥物成分單一,藥物釋放不穩(wěn)定,濃度過大影響成骨作用,濃度過小不能殺滅結(jié)核桿菌,而且造成機(jī)體耐藥性增加。因此,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種既具有充填骨缺損、重建和誘導(dǎo)成骨作用,又具有局部持續(xù)、立體緩慢釋放抗結(jié)核藥物的新型藥物緩釋骨修復(fù)支架材料,來解決臨床上骨關(guān)節(jié)結(jié)核病灶清除術(shù)后的結(jié)核性骨缺損修復(fù)。本研究根據(jù)骨組織工程原理,將抗結(jié)核緩釋微球負(fù)載于骨組織工程支架里,制成抗結(jié)核復(fù)合骨組織工程材料。骨組織工程支架以β-磷酸三鈣做為基礎(chǔ)材料,通過3D打印工藝制備成網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。采用利福平和異煙肼分別制作成一定直徑的聚乳酸-羥基乙酸共聚物抗結(jié)核藥物微球。研制成既具有骨修復(fù)作用,又具有抗結(jié)核作用的功能性材料,并進(jìn)行了部分體外、部分體內(nèi)系列實(shí)驗(yàn),以期為結(jié)核性骨缺損尋找到一種理想的具有抗結(jié)核藥物局部釋放,又具有骨組織修復(fù)功能的修復(fù)材料。一、3D打印β-磷酸三鈣支架負(fù)載抗結(jié)核緩釋藥物復(fù)合材料的制備、特征和力學(xué)性能本實(shí)驗(yàn)復(fù)合材料采用3D打印方法制備,采用噴墨式工藝制成具有抗結(jié)核作用的功能性復(fù)合骨組織工程材料。通過環(huán)境掃描電鏡觀察顯示該材料在支架區(qū)有微觀多孔隙結(jié)構(gòu),微孔分布均勻,微觀孔隙互相連通,大小相仿,孔徑2~8μm。經(jīng)檢測(cè),三維多孔β-磷酸三鈣支架總孔隙率檢測(cè)為(61.76±2.53)%,其中宏觀孔隙率約為42.5%,微觀孔隙率為19.26%。RFP/PLGA微球呈現(xiàn)暗紅色;RFP/PLGA微球呈現(xiàn)白色。在RFP/PLGA微球和RFP/PLGA微球周圍有未能包封藥物的PLGA小微球存在。電子掃描顯微鏡觀察見微球形態(tài)呈球形,表面布滿規(guī)則的0.5μm~1.5μm大小的小孔,這些小孔是RFP和INH釋放的通道。環(huán)境掃描電鏡觀察顯示該材料在支架區(qū)有微觀多孔隙結(jié)構(gòu),微孔分布均勻,微觀孔隙互相連通,大小相仿,孔徑2μm~8μm。該材料在負(fù)載藥物微球區(qū),即支架網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的孔隙區(qū),宏觀孔隙400μm,RFP/PLGA微球和RFP/PLGA微球直徑200μm~300μm,分布均勻,實(shí)心微球是RFP/PLGA微球,空心微球INH/PLGA微球。微球均勻的分布在β-TCP支架上,三維多孔β-TCP負(fù)載RFP/PLGA微球和INH/PLGA微球的總孔隙率經(jīng)檢測(cè)為(30.59±1.33)%。燒結(jié)后和原材料的β-TCP支架X射線衍射分析圖譜顯示,燒結(jié)前后無相轉(zhuǎn)變。取燒結(jié)后的β-TCP支架通過抗壓強(qiáng)度測(cè)試,孔隙400μm的β-TCP支架承受抗壓能力最大,最大壓縮強(qiáng)度為(3.31±0.64)MPa,力學(xué)性能可以達(dá)到松質(zhì)骨的抗壓強(qiáng)度2-12 MPa。二、多孔β-TCP支架負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋微球體外藥物釋放和降解通過該復(fù)合材料體外釋放和降解實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證材料抗結(jié)核、成骨、降解吸收的匹配程度,為體內(nèi)實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。結(jié)果表明,RFP/PLGA和INH/PLGA微球的載藥率分別為26.0±1.2%與28.0±1.5%;每個(gè)多孔β-TCP支架的質(zhì)量為401.0±13.2mg(n=10),β-TCP負(fù)載50%RFP/PLGA微球和50%INH/PLGA微球后,質(zhì)量約增加79.0±7.6mg,負(fù)載藥物21.33±2.34mg(RFP和INH總量)。該材料平穩(wěn)釋放藥物約90d。在體外降解過程中,材料質(zhì)量隨著時(shí)間變化而逐漸降低,在15周時(shí),材料降解質(zhì)量趨于0。在降解過程中,材料的PH值逐步降低,然后在輕微升高。在降解過程中多孔β-TCP支架負(fù)載RFP/PLGA微球和INH/PLGA微球材料抗壓強(qiáng)度逐漸降低。本實(shí)驗(yàn)材料在體外降解中抗壓強(qiáng)度變化較小,開始抗壓強(qiáng)度為3.31Mpa,第4周時(shí)為3.11 Mpa,第8周時(shí)為3.04 Mpa,第12周時(shí)為2.98 Mpa,第13周以后無法測(cè)定。三、多孔β-TCP支架負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋微球體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)通過該實(shí)驗(yàn)旨在評(píng)價(jià)該材料的體外生物相容性和成骨性能。該復(fù)合材料和鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞共同培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)細(xì)胞生長(zhǎng)旺盛,在材料邊界細(xì)胞生長(zhǎng)密集,對(duì)照組24,48,72 h細(xì)胞生長(zhǎng)通過單位面積計(jì)數(shù),發(fā)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)組24,48,72 h細(xì)胞數(shù)量和陰性對(duì)照組無明顯差異,兩組細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞之間距離均無明顯差異。通過金相顯微鏡觀察多孔β-TCP支架小梁的顯微結(jié)構(gòu)和共同培養(yǎng)的細(xì)胞,觀察熒光染色后的細(xì)胞,細(xì)胞在多孔β-TCP支架小梁的分布呈簇?fù)頎?可見細(xì)胞生長(zhǎng)于多孔材料表面和孔隙中,有些已經(jīng)進(jìn)入支架內(nèi)部。掃描電鏡觀察可見在β-磷酸三鈣孔隙有大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞,細(xì)胞呈梭形和不規(guī)則形,與材料表面黏附,在材料表面細(xì)胞貼壁、密集生長(zhǎng),長(zhǎng)勢(shì)活躍,并伸出偽足附著材料表面。四、多孔β-TCP支架負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋微球的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)通過對(duì)三維多孔β-TCP支架負(fù)載RFP/PLGA緩釋微球和INH/PLGA緩釋微球材料的特性進(jìn)行了系列的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究,證實(shí)了多孔β-TCP支架負(fù)載抗結(jié)核緩釋微球材料具有良好的緩釋特性,三維多孔β-TCP骨組織工程支架有良好的充填骨缺損和促進(jìn)成骨作用。對(duì)實(shí)驗(yàn)兔隨機(jī)抽樣進(jìn)行X線攝片,四組骨缺損修復(fù)的X線表現(xiàn)載藥組和未載藥組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。常規(guī)CT研究其體內(nèi)降解,結(jié)果和體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。Micro-CT研究其新骨形成,結(jié)果顯示載藥組與未載藥組在術(shù)后3周、6周、9周、12周、15周的新骨體積無明顯差異(P0.05);載藥組與對(duì)照組,未載藥組與對(duì)照組在術(shù)后3周、6周、9周、12周、15周的新骨體積有明顯差異(P0.05);載藥組與空白組,未載藥組與空白組在術(shù)后3周、6周、9周、12周、15周的新骨體積有明顯差異(P0.05);對(duì)照組與空白組在術(shù)后3周、6周、9周、12周、15周的新骨體積有明顯差異(P0.05)。以上結(jié)果說明,本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的β-磷酸三鈣骨組織工程支架負(fù)載復(fù)合抗結(jié)核緩釋藥物復(fù)合材料具有較強(qiáng)的抗結(jié)核和骨修復(fù)雙重作用,其組織相容性良好,降解吸收、成骨、藥物釋放等達(dá)到了完美匹配,達(dá)到了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。提示其在未來臨床應(yīng)用中會(huì)發(fā)揮它抗結(jié)核和骨修復(fù)雙重作用,為結(jié)核性骨缺損修復(fù)添磚加瓦。
【關(guān)鍵詞】：骨缺損 骨組織工程支架 緩釋微球 結(jié)核
【學(xué)位授予單位】：甘肅中醫(yī)藥大學(xué)(原名：甘肅中醫(yī)學(xué)院)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.08;R529.2
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-10
• 前言10-11
• 縮略詞表11-13
• 文獻(xiàn)回顧13-38
• 綜述一 骨組織工程支架的研究現(xiàn)狀13-20
• 綜述二 骨組織工程支架材料 β-磷酸三鈣的研究現(xiàn)狀20-29
• 綜述三 3D打印骨組織工程支架的研究現(xiàn)狀29-33
• 本課題的設(shè)計(jì)思路33-38
• 實(shí)驗(yàn)部分38-85
• 實(shí)驗(yàn)一 3D打印 β-磷酸三鈣支架負(fù)載抗結(jié)核緩釋藥物復(fù)合材料的制備、特征和力學(xué)性能38-53
• 1 材料與方法38-45
• 2 結(jié)果45-50
• 3 討論50-53
• 實(shí)驗(yàn)二 多孔 β-TCP支架負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋微球體外藥物釋放和降解53-60
• 1 實(shí)驗(yàn)材料53
• 2 實(shí)驗(yàn)方法53-54
• 3 結(jié)果54-57
• 4 討論57-60
• 實(shí)驗(yàn)三 多孔 β-TCP支架負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋微球體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)60-68
• 1 實(shí)驗(yàn)材料60
• 2 實(shí)驗(yàn)方法60-62
• 3 結(jié)果62-65
• 4 討論65-68
• 實(shí)驗(yàn)四 多孔 β-TCP支架負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋微球的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)68-85
• 1 實(shí)驗(yàn)材料68-69
• 2 實(shí)驗(yàn)方法69-74
• 3 結(jié)果74-83
• 4 討論83-85
• 結(jié)論85-86
• 參考文獻(xiàn)86-100
• 附錄100-101
• 致謝101-102

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